(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チョクラルスキー法を用いて単結晶を引き上げる単結晶引上げ装置において、
前記単結晶引上げ装置の上部の引上げチャンバに設けられ、
単結晶をワイヤにより引き上げる引上げ機構が設置され、かつ、水平面内２次元方向に進退可能なＸＹテーブルと、このＸＹテーブルを進退させる駆動機構とを備えた制振機構と、
前記単結晶引上げ装置が載置、固定された基礎に取り付けられた変位計と、
前記変位計から出力される変位情報に基づき、前記単結晶引上げ装置の移動量と移動速度を演算し、その演算結果に基づき前記制振機構の動きを制御する制御手段とを備え、
単結晶の振れを制御することを特徴とする単結晶引上げ装置。
【請求項２】
前記変位計は時系列的に変位を検知できることを特徴とする請求項１記載の単結晶引上げ装置。
【請求項３】
チョクラルスキー法を用いてシリコン単結晶を引き上げるシリコン単結晶引上げ装置において、
前記シリコン単結晶引上げ装置の上部の引き上げチャンバに設けられ、
シリコン単結晶をワイヤにより引き上げる引上げ機構が設置され、かつ、水平面内２次元方向に進退可能なＸＹテーブルと、このＸＹテーブルを進退させる駆動機構とを備えた制振機構と、
前記シリコン単結晶引上げ装置が載置、固定された基礎に取り付けられた変位計と、
前記変位計から出力される変位情報に基づき、前記シリコン単結晶引上げ装置の移動量と移動速度を演算し、その演算結果に基づき前記制振機構の動きを制御する制御手段とを備え、
シリコン単結晶の振れを制御することを特徴とするシリコン単結晶引上げ装置。
【請求項４】
前記変位計は時系列的に変位を検知できることを特徴とする請求項３に記載のシリコン単結晶引上げ装置。
【請求項５】
チョクラルスキー法を用いたシリコン単結晶の製造方法において、単結晶の引上げ工程中に、単結晶引上げ装置の基礎の変位及び速度を検知し、この検知情報に基づき引上げ機構のワイヤの支点を前記基礎とは逆位相の変位と速度で平面内において移動させることにより単結晶の振れを制御することを特徴とするシリコン単結晶引上げ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は単結晶引上げ装置、シリコン単結晶引上げ装置および単結晶引上げ方法に係り、特に単結晶の振れを防止する制振機構を備えた単結晶引上げ装置、シリコン単結晶引上げ装置および単結晶の振れを制振可能にしたシリコン単結晶引上げ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、チョクラルスキー法（ＣＺ法）によるシリコン単結晶の製造において、単結晶シリコンを種結晶として用い、これをシリコン融液に接触させた後、回転させながらゆっくりと引上げることで単結晶を育成させている。
【０００３】
この育成工程中、地震などの理由により単結晶に揺れが生じた場合、その度合が小さい場合は回転数を調整する程度で育成への悪影響を回避できる。これに対して、単結晶の揺れが大きい場合は単結晶育成の中断、もしくは再溶融からのやり直しが強いられ、さらに、単結晶と部材の接触、あるいは単結晶の落下により炉内部材や炉本体そのものに損傷を与えるおそれがある。
【０００４】
そこで、このような損害を回避するために単結晶引上げ装置の免震装置が提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、シードホルダ及びワイヤの支持体の回転軸心から振れ量及び振れ方向を検出する検出装置、この検出装置によって検出された振れ幅及び振れ方向から、シードホルダ及びワイヤの振れを防止しうるワイヤの支点位置を算出するプログラマブルコントローラ、このプログラマブルコントローラによって算出されたワイヤの支点を移動させる移動装置を備えた単結晶引上げ装置が提案されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１のものは、ワイヤの支点位置を制御する方式は、ワイヤの振れを検知し始めてから、制振を行う。そのため、単結晶と輻射シールドのクリアランスが非常に狭い引き上げ機では、単結晶が振れている状態で、制振動作を行うため、逆に振動を増幅させてしまう危険がある。
【０００７】
また、特許文献２には、単結晶引き上げ機の制振機構として、アクティブ・パッシブ切換方式を用いたものが提案されているが、このものは、引き上げ機基礎のアクティブ及びパッシブ制振は、基礎の改造工事に多額の費用が見込まれ、さらに、工事期間中の製造休止により発生する損害も大きいことから、生産稼動中の現場では、現実的な対策とはいえない。
【特許文献１】特開昭６２−２５２３９６号公報
【特許文献２】特開２００４−３３２７６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、大規模な工事を伴わず、単結晶が振れる前に地震を検知して、単結晶の振れを抑制することができる制振機構を備えた単結晶引上げ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、大規模な工事を伴わず、単結晶が振れる前に地震を検知して、単結晶の振れを抑制することができる制振機構を備えたシリコン単結晶引上げ装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、大規模な工事を伴わず、単結晶が振れる前に地震を検知して、単結晶の振れを抑制することができるシリコン単結晶引上げ方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
特に直下以外で発生した地震は加速度が小さく、長周期となるため、オペレータは気付きにくく、対応が遅れ、被害が生じる可能性があり、本発明は直下以外で発生した地震に対応した制震を行うものである。
【００１２】
上述した目的を達成するため、本発明に係る単結晶引上げ装置は、チョクラルスキー法を用いて単結晶を引き上げる単結晶引上げ装置において、前記単結晶引上げ装置の上部の引上げチャンバに設けられ、単結晶をワイヤにより引き上げる引上げ機構が設置され、かつ、水平面内２次元方向に進退可能なＸＹテーブルと、このＸＹテーブルを進退させる駆動機構とを備えた制振機構と、前記単結晶引上げ装置が載置、固定された基礎に取り付けられた変位計と、前記変位計から出力される変位情報に基づき、前記単結晶引上げ装置の移動量と移動速度を演算し、その演算結果に基づき前記制振機構の動きを制御する制御手段とを備え、単結晶の振れを制御することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るシリコン単結晶引上げ装置は、チョクラルスキー法を用いてシリコン単結晶を引き上げるシリコン単結晶引上げ装置において、前記シリコン単結晶引上げ装置の上部の引き上げチャンバに設けられ、シリコン単結晶をワイヤにより引き上げる引上げ機構が設置され、かつ、水平面内２次元方向に進退可能なＸＹテーブルと、このＸＹテーブルを進退させる駆動機構とを備えた制振機構と、前記シリコン単結晶引上げ装置が載置、固定された基礎に取り付けられた変位計と、前記変位計から出力される変位情報に基づき、前記シリコン単結晶引上げ装置の移動量と移動速度を演算し、その演算結果に基づき前記制振機構の動きを制御する制御手段とを備え、シリコン単結晶の振れを制御することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係るシリコン単結晶引上げ方法は、チョクラルスキー法を用いた単結晶の製造方法において、単結晶の引上げ工程中に、単結晶引上げ装置の基礎の変位及び速度を検知し、この検知情報に基づき引上げ機構のワイヤの支点を前記基礎とは逆位相の変位と速度で平面内において移動させることにより単結晶の振れを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る単結晶引上げ装置によれば、大規模な工事を伴わず、単結晶が振れる前に地震を検知して、単結晶の振れを抑制することができる制振機構を備えた単結晶引上げ装置を提供することができる。
【００１６】
また、本発明に係るシリコン単結晶引上げ装置によれば、大規模な工事を伴わず、単結晶が振れる前に地震を検知して、単結晶の振れを抑制することができる制振機構を備えたシリコン単結晶引上げ装置を提供することができる。
【００１７】
また、本発明に係るシリコン単結晶引上げ方法によれば、大規模な工事を伴わず、単結晶が振れる前に地震を検知して、単結晶の振れを抑制することができるシリコン単結晶引上げ方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る単結晶引上げ装置の一実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は本発明に係る単結晶引上げ装置の概念図、図２は本発明に係る単結晶引上げ装置に用いられる制振機構の概念図である。
【００２０】
図１及び図２に示すように、本発明に係る単結晶引上げ装置１は、チョクラルスキー法を用いたシリコン単結晶引上げ装置であり、保温された炉本体２を備え、この炉本体２には原料シリコン溶融用の石英ガラスルツボ３と、この石英ガラスルツボ３を支持する黒鉛ルツボ４と、原料シリコンを溶融するヒータ５が内装され、石英ガラスルツボ３はルツボ回転昇降機構６によって回転されるようになっている。
【００２１】
一方、炉本体２の上部の引上げチャンバ２ａには、引上げ機構７が設けられている。この引上げ機構７は、取付基材８、制振機構９を介して引上げチャンバ２ａに取り付けられ、種結晶を固定するチャック１０を具備するワイヤ１１を昇降自在に巻き上げ、育成された単結晶Ｉｇを引上げるようになっている。
【００２２】
制振機構８はＸテーブル１２ｘとＹテーブル１２ｙからなるＸＹテーブル１２と、このＸＹテーブル１２を水平面内２次元方向に進退させ、Ｘサーボモータ１３ｘとＹサーボモータ１３ｙを持つサーボ機構１３を備え、取付基材８に載置され、この取付基材８に２条突出して設けられたガイドレール８ａによりガイドされるＸテーブル１２ｘは、Ｘサーボモータ１３ｘと、このＸサーボモータ１３ｘによって回転され、Ｘテーブル１２ｘに設けられた螺子孔１２ｘ１に螺合するボールネジ１３ｘ２の回転によってＸ方向に進退され、また、Ｘテーブル１２ｘに２条突出して設けられたガイドレール１２ａによりガイドされるＹテーブル１２ｙは、Ｙサーボモータ１３ｙと、このＹサーボモータ１３ｙによって回転され、Ｙテーブル１２ｙに設けられた螺子孔１２ｙ１に螺合するボールネジ１３ｙ２の回転によってＹ方向に進退される。Ｘテーブル１２ｘ及びＹテーブル１２ｙの中央部にはワイヤ貫通孔１２ｐが穿設されている。
【００２３】
また、単結晶引上げ装置１の基礎１４には、変位計１５が設けられている。この変位計１５は一般的な変位計が用いられ、基礎１４の２次元方向の変位を検出できるようになっている。
【００２４】
さらに、図３に示すように、単結晶引上げ装置１には制御手段としてのプログラマブルコントローラ１６が設けられており、ＣＰＵがＲＯＭ及びＲＡＭとデータのやりとりを行いながらＲＯＭに記憶されている制御プログラムを実行するようになっている。また、プログラマブルコントローラ１６には、予め実験により得られたワイヤ１１の長さと単結晶Ｉｇの長さの和と変位ゲイン、速度ゲイン、及び上記和と単結晶の振れに影響する振動数（共振周波数）の相関が、プログラマブルコントローラ１６のＲＯＭに記憶され、さらに、プログラマブルコントローラ１６により、変位情報から地震周波数が演算されるようになっている。
【００２５】
また、このプログラマブルコントローラ１６には、変位計１５、Ｘサーボモータ１３ｘ１を制御するＸモータ制御器１３ｘ２、Ｙサーボモータ１３ｙ１を制御するＹモータ制御器１３ｙ２が接続され、また、ヒータ５への入力を制御するヒータ入力制御器５ａ、ルツボ回転昇降機構６を制御するルツボ回転昇降制御器６ａ、引上げ機構７を制御する引上げ機構制御器７ａ、育成されたシリコン単結晶の直径を検知するＣＣＤカメラ１７などが接続されている。
【００２６】
次に本発明に係るシリコン単結晶引上げ装置を用いたシリコン単結晶の引上げ方法について説明する。
【００２７】
図１に示すように、石英ガラスルツボ３に原料シリコンを充填し、石英ガラスルツボ３の周囲に配置されたヒータ５により加熱して、融液Ｍにする。
【００２８】
しかる後、炉本体２に不活性ガスを導入し、ルツボ回転昇降機構６により石英ガラスルツボ３を回転させ、引上げ機構７のワイヤ１１に設けられたチャック１０に取付けられた種結晶を降下させて、融液Ｍに浸漬した後、引上げ機構７によりワイヤ１１を巻取りシリコン単結晶の育成を行う。
【００２９】
この育成過程において、変位計１５は常時基礎１４の変位を検出できる状態になっており、時系列的に変位情報をプログラマブルコントローラ１６に送信している。この変位情報から演算される地震周波数が共振周波数に等しくなった場合、この信号を受信したプログラマブルコントローラ１６は、制振機構８のサーボ機構１３を作動させ、ＸＹテーブル１２を動かして、基礎１４の逆位相の変位と速度で引上げ機構７を平面上を移動させて、ワイヤ１１の支点Ｐを移動させる。
【００３０】
このときのＸＹテーブル１２すなわち支点Ｐの変位量と速度は、次のようにして演算される。
【数１】
0004541236.tif 000002
【００３１】
【数２】
0004541236.tif 000003
【００３２】
このように、地震などにより基礎１４を変位計１５で検知し、プログラマブルコントローラ１６を介して制振機構８を移動させて、単結晶を支持するワイヤ１１の支点Ｐを移動させ、基礎の変位と逆位相の変位を作り出し、単結晶Ｉｇの振れを大幅に低減することができ、炉本体や炉内部材に当たるのを防ぐことができる。
【００３３】
上述のような本実施形態の単結晶引上げ装置によれば、大規模な工事を伴わず、単結晶が振れる前に地震を検知して、単結晶の振れを抑制することができる制振機構を備えた単結晶引上げ装置が実現される。
【００３４】
また、上述のような本実施形態の単結晶引上げ方法によれば、大規模な工事を伴わず、単結晶が振れる前に地震を検知して、単結晶の振れを制振できる単結晶引上げ方法が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る単結晶引上げ装置の概念図。
【図２】本発明に係る単結晶引上げ装置に用いられる制振機構の概念図。
【図３】本発明に係る単結晶引上げ装置に用いられる制御回路図。
【図４】本発明に係る単結晶引上げ装置の制振制御ブロック図。
【符号の説明】
【００３６】
１…単結晶引上げ装置、２…炉本体、２ａ…引上げチャンバ、３…石英ガラスルツボ、５…ヒータ、７…引上げ機構、７ａ…引上げ機構制御器、９…制振機構、１１…ワイヤ、１２…ＸＹテーブル、１２ｘ…Ｘテーブル、１２ｙ…Ｙテーブル、１３…サーボ機構、１３ｘ…Ｘサーボモータ、１３ｙ…Ｙサーボモータ、１４…基礎、１５…変位計、１６…プログラマブルコントローラ。
【図１】
0004541236.tif 000004
【図２】
0004541236.tif 000005
【図３】
0004541236.tif 000006
【図４】
0004541236.tif 000007